रमन क्या बिखेर रहा है?

माध्यम के माध्यम से यात्रा करने वाले प्रकाश की ऑप्टिकल तीव्रता के लिए एक पारदर्शी ऑप्टिकल माध्यम की गैर-रैखिक प्रतिक्रिया बहुत तेज़ होती है, लेकिन तात्कालिक नहीं. विशेष रूप से, गैर-तात्कालिक प्रतिक्रिया जाली में कंपन के कारण होती है (या कांच). जब ये कंपन ऑप्टिकल फोनन से जुड़े होते हैं, प्रभाव को रमन प्रकीर्णन कहा जाता है, जबकि ध्वनिक फ़ोनन ब्रिलॉइन प्रकीर्णन से जुड़े हैं. उदाहरण के लिए, जब दो लेजर किरणें अलग-अलग तरंग दैर्ध्य के साथ आती हैं (आमतौर पर ध्रुवीकरण की एक ही दिशा के साथ) रमन-सक्रिय माध्यम से एक साथ प्रचार करें, लंबी तरंग दैर्ध्य किरण (स्टोक्स तरंग कहलाती है)) छोटी तरंग दैर्ध्य किरण की कीमत पर वैकल्पिक रूप से प्रवर्धित किया जा सकता है. इसके अलावा, जाली के कंपन उत्तेजित होते हैं, जिससे तापमान में वृद्धि हो रही है. लंबी तरंग दैर्ध्य किरणों के रमन लाभ का उपयोग रमन एम्पलीफायरों और रमन लेजर में किया जा सकता है. यदि स्टोक्स आवृत्ति बदलाव कुछ टेराहर्ट्ज़ की आवृत्ति अंतर से मेल खाता है तो लाभ पर्याप्त हो सकता है.

रमन प्रकीर्णन न केवल ठोस पदार्थों में हो सकता है, लेकिन तरल पदार्थ या गैसों में भी. उदाहरण के लिए, आणविक चश्मे में कंपन/घूर्णी उत्तेजनाएं होती हैं और देखी गई स्टोक्स शिफ्ट उनके साथ सहसंबद्ध होती हैं.

रमन बिखरने के दौरान, एक पंप फोटॉन को कम ऊर्जा के सिग्नल फोटॉन में परिवर्तित किया जाता है, और फोटॉन ऊर्जा में अंतर फोनन द्वारा दूर ले जाया जाता है (जाली कंपन का क्वांटा). सैद्धांतिक रूप में, पहले से मौजूद फोनन पंप फोटॉन के साथ बातचीत करके एक उच्च ऊर्जा फोटॉन का उत्पादन कर सकता है जो कम तरंग दैर्ध्य एंटी-स्टोक्स तरंग से संबंधित है. तथापि, प्रक्रिया आमतौर पर कमजोर होती है, especially at low temperatures. टिप्पणी, तथापि, यदि प्रक्रिया चरण-मिलान हो तो चार-तरंग मिश्रण भी मजबूत एंटी-स्टोक्स प्रकाश उत्पन्न करता है.

जब परिणामी स्टोक्स तरंग की तीव्रता काफी अधिक हो जाती है, तरंग आगे की रमन प्रक्रियाओं के लिए फिर से एक पंप के रूप में कार्य कर सकती है. विशेषकर कुछ रमन लेज़रों में, एकाधिक स्टोक्स ऑर्डर देखे जा सकते हैं (कैस्केड रमन लेजर).

रमन प्रकीर्णन को बेलोचदार प्रकीर्णन के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि इसमें शामिल फोटॉन ऊर्जा का नुकसान किसी तरह यांत्रिक वस्तुओं की टक्कर में गतिज ऊर्जा के नुकसान की याद दिलाता है।.

उपरोक्त उत्तेजित रमन प्रकीर्णन प्रभावों के अलावा, जिसे शास्त्रीय भौतिकी के संदर्भ में वर्णित किया जा सकता है, क्वांटम प्रभावों के कारण स्वतःस्फूर्त रमन प्रकीर्णन भी होता है.

रमन प्रकीर्णन के व्यापक स्पेक्ट्रम में भी हो सकता है, उदाहरण के लिए, एक अल्ट्राशॉर्ट ऑप्टिकल पल्स, thus effectively shifting the spectral envelope of the pulse to longer wavelengths (Raman self-frequency shift, also known as soliton self-frequency shift).

Some typical Raman-active media are

Certain molecular gases, such as hydrogen (एच 2 ), मीथेन (CH 4 ), और कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2 ), used in the high-voltage cell of a Raman shifter
Solid media such as glass fibers or certain crystals such as barium nitride = Ba(NO 3)2, various tungstates such as KGd(WO 4)2 = KGW and KY(WO 4)2 = KYW, and synthetic diamonds

The Raman effect occurs simultaneously with the Kerr effect, which is due to the (almost) instantaneous response of electrons.

आकृति 1: Evolution of the pulse spectrum in a fiber-optic amplifier. Near the right end, excited Raman scattering shifts a large fraction of the power into longer wavelength components. As part of the case study, सॉफ्टवेयर आरपी फाइबर पावर का उपयोग करके सिमुलेशन किए गए थे.
आकृति 2: परवलयिक अपवर्तक सूचकांक मल्टीमोड फाइबर में ऑप्टिकल पावर विकास, सॉफ्टवेयर आरपी फाइबर पावर के डिजिटल बीम प्रसार फीचर द्वारा एक केस स्टडी के हिस्से के रूप में सिम्युलेटेड. सिग्नल तरंग अत्यधिक प्रवर्धित होती है जबकि पंप तरंग गंभीर रूप से समाप्त हो जाती है. रूपांतरण प्रक्रिया में कई मोड शामिल हैं.

फाइबर ऑप्टिक उपकरणों में जैसे कि दृढ़ता से स्पंदित फाइबर एम्पलीफायरों में, रमन बिखराव हानिकारक हो सकता है: यह अधिकांश पल्स ऊर्जा को तरंग दैर्ध्य श्रेणियों में बदल देता है जहां कोई लेजर प्रवर्धन नहीं होता है. यह प्रभाव ऐसे उपकरणों में प्राप्त होने वाली अधिकतम शक्ति को सीमित कर सकता है. यहां तक ​​कि निरंतर-तरंग उच्च-शक्ति फाइबर लेजर और एम्पलीफायरों में भी, रमन बिखराव एक समस्या हो सकती है. तथापि, इस समस्या के कई समाधान हैं, जिसमें ची पल्स प्रवर्धन और विशेष फाइबर डिज़ाइन का उपयोग शामिल है) जो रमन शिफ्ट के तरंग दैर्ध्य घटक को क्षीण करके रमन बिखरने को दबा देता है.

थोक मीडिया में जैसे कि कुछ अरैखिक क्रिस्टलीय सामग्री, यदि पंप की तीव्रता काफी अधिक है और बीम की चौड़ाई पर्याप्त रूप से बड़ी है, अवांछित उत्तेजित रमन प्रकीर्णन असंरेखीय चरण मिलान द्वारा भी हो सकता है. ऐसा हो सकता है, उदाहरण के लिए, एक ऑप्टिकल पैरामीटर जनरेटर में जो एक मजबूत पंप पल्स के साथ काम करता है.

रमन प्रकीर्णन का उपयोग रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में भी किया जाता है. विशेष रूप से, यह किसी को ठोस पदार्थों के कंपन मोड और अणुओं की कंपन/घूर्णी अवस्थाओं का अध्ययन करने की अनुमति देता है.

फाइबर ऑप्टिक तापमान सेंसर, बुद्धिमान निगरानी प्रणाली, चीन में वितरित फाइबर ऑप्टिक निर्माता